Электродиализатор для обессоливания воды

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик рч 971403(22) Заявлено 10. 04. 81 (21) 32 75 226/2 3-2 511 М. Кп,г П 13/0 м заявки Мо присоединен осуларственныи комите СССР но Лелам изобретений и открытий) Авторы обретени Чухин, И,Н Н, Смагин 7 ) Заявитель осковски нженерно ордена Трудового Красного Знаменитроительный институт им, В.В. Куйбышева(54) ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОР; ДЛЯ ОБЕССОЛИВВОДЫ оподано нальномэлек- мышленлектро окладк 5 ок к предлагаемомур для обессоливани Изобретение относится к вод готовке и может быть использов при обессоливании воды в комму водоснабжении, теплоэнергетике тронике и других отраслях про ности,Известен электродиализатор для обессоливания воды, включающий корпу анод, катод, чередующиеся анионо- и катионообменные мембраны и прокладки, образующие камеры. Обессоливание исходного раствора происходит в результате обмена ионов Н и ОН , содержащихся в катионо- и анионообмен ных мембранах, на ионы солей Ъ исход ной воде. При истощении обменной емкости проводят электрохимическую регенерацию мембран, пропуская электри ческий ток (1.ф недостаткам этого электродиализатора относятся невысокая рабочая обменная емкость мембран, ограничивающая производительность аппарата, невозможность ионного обмена при наложении электрического поля и перевода мембран в Н и ОН Форму без разборки аппарата и использования ки лоты и щелочи.Наиболее близэлектродиализато я воды, включающий корпус, э ды и размещенные между ними пр и и биполярные мембраны 2 .Обессоливание исходного раствора происходит при прохождении электрического тока.К недостаткам этого электролизато. ра относится наличие двух параллельных потоков обессоливаемого и концентрируемого растворов, что приводит к усложнению конструкции аппарата из-за необходимости дополнительного расхода труб и запорной арматуры, повышению материалаемкости из-за дополнительного расхода прокладок и мембран на образование концентрирующих камер и снижению его производительности на единицу поверхности мембран изза наличия концентрирующих камер.Цель изобретения - упрощение конструкции, снижение материалоемкости и повьпаение производительности электродиализатора.Поставленная цель достигается тем, что в электродиализаторе для обессоливания воды, включающем корпус, электроды и размещенные между ними прокладки и биполярные мембраны, биполярные мембраны размещены, разнополярными сторонами друг к дру 971403гу, причем ближайшая к катоду биполярная мембрана установлена к последнему анконообменной стороной,Упаощение конструкции, с 11 ижение материалоемкости и повышение производительности электродиалиэатора про исходит вследствие того, что при указанном выше расположении мембран и электродов все камеры становятся обес соливающими, а процесс обессоливания происходит за счет сарбции мембрана- О ми ионов солей, содержащихся в исход-, ной воде, Наложение электрического поля приводит к интенсификации конного обмена и увеличению обменной емкости мембран вследствие сверхэквива-)5 лентнай сорбции ионов мембранами. катаруо можно объяснить накоплением ионов на границе катионитанионит в биполярной мембране, ПО сравне:.1 ию с прототипом для обеспечения одной. и 7 О той же производительности электродиализатора по обессоленной воде количество прокладок и мембран снкжается вдвое за счет исключения концентрирующих камер. 25На чертеже изображен разрез электродиализатора,Представленный электродиализаторвключает корпус 1, анод 2 катод 3,прокладки 4, биполярные мембраны 5,трубопровод б для подачи обессоливаемой воды, камеры обессоливания 7образованные прокладками 4 11 биполярными мембранами 5, электрогные камеры 8, образованные электроцами 2 и 3 3.и биполярными мембранами 5, трубопровод 9 для удаления обессаленнойводы, трубопроводы 10 и 11 для подачи промывного раствора в электродныекамеры и трубопроводы 12 и 13 удаления промывного раствора задвижки 14и 15 для переключения потоков.Электродиализный аппарат работаетследующим образом, Исходная вода поступает в камеры обессоливания по тру.бопроводу 6. Биполярные мембраны ваппарате расположены таким образом,чтобы анионо- и катионообменные сто-.роны были обращены навстречу другдругу, образуя, при Отсутствии электрического тока, ионообменный фкльтрс 11 лоскопараллельными слоями ионитов, При движении водь 1 вдаль мембранпроисходит обмен ионов солей, содержащихся в воде, на ионы Н и ОНсодержащиеся в предварительно атрефнерированных катиона- и анионообменных слоях биполярных мембран, Обессаленная вода удаляется по трубопроводу 9 при открытой задвижке 14 изакрытой 15, 60При истощении рабочей обменнойемкости мембран, которая может бытьнайдена экспериментально или из паспортных данных, через злектродиализатор пропускают постоянный электри ческий ток. При эт 1 Гаоисходит дополнительная сверхэкви-;а;ентная соабпия ионов, обусловленная И 11 и 1 ием в4 азе биполярных мембран границ раз -дела анионообмепного и катионообменного слоев, Под действием градиентаэлектрического поля в мембране происходит накоплениеПроцесс обе ссоли ва 11 кя з ак а н 1 ивается, когда качество обессоленной воды снижается. В этом случае проводят э 1 е 1 трохимиче скую регсне 1 а 1 июмембран путем переключения:1 олярности электродов, При этом катод находится с катионообменной стороны биполярных мембра 11. Образующиеся награнице анионит-каткопит ионы Н" и ОНвытесняют солеобра 1 у 11 ие РОнь 1 1 з мембран в межмембранпое простра 1-:сто,При рсгенераци,. Исхоцну;, воду : в .Одают го трубопроводу б а концентратудаляют по трубопроводу 9 при открытой задвижкс 15. Расход концентратаопределяется с учетом предела растворимости солей, содержащихся висходной ваге,П р и м е р, В электродиализныйаппарат, состоящкй из 11 камер, образованных биполярными мембранами,обращенными разнополярными сторонами друг к другу, на основе мембран41 Ли МК, подавали на обессоливание раствор хлоЭистого натрия с содерканием соли 150 мг/л и воду московского водопровода с жесткостью3,.9 мг экн/л, Мембоан.1 предварительно регенерировали при плотности тока 35 1,/м.При обессоливанкк раствора хлористого натрия без наложения электрического поля была огределена раба 1 ая обменная емкость мембран, равная2,3 мг-зкв/г сухой мембраны. Лальнейшее обессоливание проводилосьпрк прохождении электрического тока.Полная обменная емкость при этом составила 7,.2 мг-экв/г сухой мембраны,что подтверждает наличие сверхэквивалентнай сорбции ионов мембранами,Оьем соли при обессоливаник растворахлористого натрия был равен 47%, апри Обессоливан 1 и водо.роводной воды - 91 Ъ. Васхоц электроэнергии наудаление 1 г-экв соли составил0,4 кВт.ч.Процесс обессоливания заканчивали при повьиении содержанич соли в выходящей из электрадиалкзатора воде.Прк выключении электрического токанаблюдалось увеличение концентрациисолей в воде находящейся в камерах,т, е. происходил процесс саморегенерации мембран и удаления из них сверхэквивалентнаго количества ионов. Окончательную регенерацию осуществлялипрк изменении полярности электродов;при этом катод находился с кагионообменной стороны биполярных мембран,971403 Формула изобретения Заказ 878 одписно Тира ВНИИ Патент", г, Ужгород, ул. Проектная Филиал В описании было показано, что конструкция предлагаемого электродиализатора по сравнению с прототипом отличается значительной простотой, Так, например, для создания предлагаемого аппарата необходимы прокладки одного типа, так как все камеры работают одновременно или как обессоливающие, или как концентрирующие. Таким образом, в аппарате не может быть перетоков, приводящих к снижению эффективности работы электродиализаторов с параллельным распределением обессоливаемого и концентрируемого потоков. Следовательно, снижаются требования к герметичности аппарата, что приведет к снижению металлоемкости.При равной производительности электродиализатор по предлагаемому изобретению будет иметь вдвое меньше мембран и прокладок, чем прототип, а при равном количестве мембран вдвое большую производительность по обессоленной воде, Особенно эффективно применять электродиализаторы при неравномерном режиме потребления обессоленной воды. В этом случае электродиализаторы по предлагаемому изобретению могут быть переключены на регенерацию при снижении водопотребления. Электродиализатор для обессоливания воды, включающий корпус, электроды и размещенные между ними прокладки и биполярные мембраны, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения конструкции, снижения материалоемкости и повышения производительности электродиализатора, биполярные мембраны размещены разнопо 15 лярными сторонами одна к другой, причем ближайшая к катоду биполярнаямембрана установлена к последнемуанионообменной стороной.Источники информации,2 О принятые во внимание при экспертизе1. Тезиков И.И Сапдадэе К.И.Некоторые особенности работы электроионитового аппарата с близкорасположенными мембранами при глубокомобессоливании воды.-В сб. "Ионныемембраны в электродиализе", Химия.